Más simple y durable: cómo funciona la batería basada en agua que podría desplazar al litio

Una grupo de investigadores presentó una batería recargable de zinc-ión basada en agua que podría transformar el almacenamiento energético tanto a gran escala como en hogares. Este avance propone una alternativa a las baterías de litio convencionales, combinando mayor seguridad, bajo costo y procesos de fabricación más simples.

Una alternativa segura y sostenible al litio

Las baterías de litio dominan actualmente el mercado de almacenamiento energético, pero presentan riesgos de sobrecalentamiento, incendios y un impacto ambiental significativo. En contraste, la nueva batería desarrollada por el equipo estadounidense utiliza zinc y agua, lo que reduce los riesgos y facilita el reciclaje y manejo de materiales.

Según los resultados publicados en la revista ACS Omega por un equipo de la FAMU-FSU College of Engineering, la escuela conjunta de ingeniería de la Florida A&M University y la Florida State University, la batería de zinc-ión basada en agua conserva su capacidad tras más de 900 ciclos de carga y descarga rápida. Esta durabilidad la convierte en una opción atractiva para sistemas de respaldo energético, almacenamiento en la red eléctrica y aplicaciones domésticas.

Petru Andrei, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computacional y líder del proyecto, afirmó en un comunicado que “el futuro de esta tecnología es el almacenamiento energético seguro y de bajo costo”.

El desafío de las dendritas y la clave del hidrogel

Las baterías de ión de zinc acuosas (AZIBs) han despertado interés por su menor costo y reducida huella ambiental. Sin embargo, su uso se veía limitado por problemas técnicos, como el crecimiento de dendritas —pequeñas formaciones metálicas que pueden causar cortocircuitos—, procesos de manufactura complejos y limitada estabilidad a largo plazo.

El equipo liderado por Andrei propuso una solución integrando un electrolito a base de hidrogel y la electrodeposición de dióxido de manganeso. Esta combinación permite formar componentes clave directamente dentro de la celda, evitando pasos adicionales y riesgos durante la fabricación.

La utilización de un hidrogel no inflamable estabiliza la batería y bloquea la formación de dendritas. Este hidrogel está compuesto por alcohol polivinílico y nanofibras derivadas de Kevlar, el mismo material empleado en chalecos antibalas, formando una red resistente y flexible que retiene el electrolito y protege la batería.

Fabricación simplificada y ventajas industriales

A diferencia de las baterías tradicionales, que requieren mezclas de polvos, solventes peligrosos y múltiples etapas de secado, el método desarrollado elimina por completo estos pasos. El proceso, realizado íntegramente en agua, reduce la necesidad de equipamiento especializado y simplifica la supervisión en las líneas de producción.

Según Andrei, “no precisa etapas de mezcla ni secado, encaja naturalmente en las líneas de producción industrial”. Esta simplificación acelera la fabricación y disminuye la dependencia de sustancias inflamables o costosos equipos de control.

Aplicaciones y futuro del almacenamiento energético

La estabilidad de la batería tras cientos de ciclos de uso y su seguridad mejorada la posicionan como una opción sólida para sistemas de almacenamiento de energía en red, donde la confiabilidad y el bajo costo son esenciales. Además, la tecnología podría aplicarse en la electrónica flexible y dispositivos médicos portátiles, sectores donde la inflamabilidad de las baterías tradicionales representa un riesgo importante.

El proyecto, liderado por Andrei y el doctorando Peng Wang, demuestra que es posible avanzar hacia soluciones energéticas más seguras, accesibles y sostenibles, con un enfoque en la fabricación simplificada y materiales de bajo impacto ambiental. El desarrollo de baterías de zinc-ión basadas en agua podría marcar un cambio de paradigma en el almacenamiento energético, ofreciendo una alternativa viable y más segura frente al litio.